CC BY
28
5. Вазов В. Асимптотические разложения решений обыкновенных дифференциальных уравнений / В. Вазов // М.: Мир. 1968 г. - 464 с.
Byrdin Arkady Petrovich — сandidate of physico-mathematical Sciences, associate professor
(e-mail: [email protected])
Voronezh state technical University, Voronezh, Russia
Korchagina Elena Vasil'evna — сandidate of physico-mathematical Sciences, associate professor
(e-mail: [email protected])
Voronezh state technical University, Voronezh, Russia Akmanov Bulat Rustamovich - military student (e-mail: [email protected])
Voronezh institute of the Russian Federal Penitentiary Service, Voronezh, Russia ESTIMATING OF THE TEMPERATURE OF PARTICULATE MATERIAL IN DYNAMIC STRATUM AT LOW GAS CONTENT
Abstract. Studied processes of heat and mass exchanging in dynamic stratum at low gas content. Obtained analytical solutions of the equations of this model. Estimating material and coolant temperature for the certain relations of consumption and surface factor.
Keywords: differential equation, temperature dependence, fluidized bed, moisture content, fluidizing agent.
УДК 621.359
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ПОРОШКОВ В КОМПОЗИЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЯХ ПРИ УПРОЧНЕНИИ И ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Гадалов Владимир Николаевич, д.т.н., профессор Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия
Игнатенко Николай Михайлович, д.ф.-м.н., профессор Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия Желанов Алексей Леонидович, к.ф.-м.н., доцент (С384йх@ yandex.ru) Курский государственный университет, г.Курск, Россия Беседин Александр Геннадьевич, к. ф.-м.н.,доцент ([email protected]) Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия
Одним из путей повышения износостойкости электролитических покрытий является осаждение композиционных электрохимических покрытий (КЭП). Для получения КЭП одним наиболее перспективным методом является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД). Методом ЭЭД можно получать порошки практически любых токопроводящих материалов в различных рабочих жидкостях. Получаемые этим методом порошки имеют в основном сферические частицы размером от 0,01 до 100 мкм. Изменяя электрические параметры процесса диспергирования можно управлять шириной и смещением интервала размера частиц.
Ключевые слова: электроэрозионные порошки, композиционные электрохимические покрытия (КЭП), электроэрозионное диспергирование (ЭЭД)
Для повышения работоспособности и надежности деталей, в качестве узлов трения, в большинстве отраслей промышленности успешно применяют композиционные материалы и многофункциональные покрытия [13]. В последнее время в машиностроении, а также в ремонтном производстве нашла широкое применение технология электроосаждения металлических покрытий для восстановления большой номенклатуры деталей, имеющих износы до 1 мм. Это обусловлено высокой производительностью процесса электроосаждения ряда металлов (Бе, N1, Сг, 7и, Сё и др.), технологической простотой и гибкостью, а также экономичностью. Однако, при всех достоинствах электролитических покрытий, например, «чистое» же-лезнение и т.п., использование электролитических сплавов имеет и существенные недостатки, главным из которых является недостаточная износостойкость в тяжелых условиях эксплуатации.
Одним из путей повышения эксплуатационных свойств, в частности, износостойкости электролитических покрытий является осаждение композиционных покрытий, сочетающих металлическую матрицу с твердыми частицами дисперсной фазы. При этом твердые частицы в структуре композиционных электрохимических покрытий (КЭП) воспринимают внешние силовые нагрузки и противостоят им, а металлическая матрица выполняет роль связки, удерживающей частицы дисперсной фазы. Суть метода осаждения КЭП заключается в том, что вместе с металлом или сплавом из гальванической ванны на детали осаждают различные дисперсные порошковые материалы. Это оксиды, карбиды, бориды и сульфиды, фуллерены - Со60, ультрадисперсные алмазы, нанопорошки металлов и сплавов и др. [1-9].
Получают КЭП различными способами, но наиболее часто - из гальванической ванны. В простейшем варианте в ванну заливают электролит, засыпают порошок, перемешивают, устанавливают аноды, закрепляют на катоде деталь; дисперсную фазу поддерживают во взвешенном состоянии или транспортируют к катоду. При пропускании через суспензию электрического тока на детали образуется покрытие.
Для получения КЭП можно использовать различные порошковые материалы, в том числе металлические. Металлические порошки получают в основном гальванически или плазмохимическими методами.
Карбонильный никелевый порошок с частицами размером (2...4) мкм образуются при разложении карбоната никеля.
Порошок вольфрама с частицами размером (5.10) мкм получают реакцией восстановления оксида вольфрама водородом. Порошок с частицами размером (1,0.1,5) мкм можно получить разложением комплексной соли вольфрама.
Молибденовый порошок с частицами размером (0,1.5,0) мкм получают восстановлением триоксида молибдена водородом.
Алюминиевый порошок с частицами размером (150.200) мкм получают распылением жидкого алюминия в струе азота с кислородом. При наложении ультразвукового поля размер частиц уменьшается до 1,0 мкм.
Ниобиевый порошок получают электролизом расплава или
восстановлением №205. Аналогично изготавливают танталовый порошок с частицами размером (3.30) мкм. Для уменьшения размера частиц порошки тугоплавких металлов подвергают ультразвуковому диспергированию в органических средах. Это позволяет получать частицы размером (2.3) мкм.
Порошки серебра получают электролитически, химическим восстановлением, конденсацией в вакууме. Размер частиц до 1,0 мкм.
Для получения КЭП широко применяют керамические порошки. Наиболее часто для получения КЭП используют порошки боридов, карбидов, нитридов, оксидов, сульфидов, селенидов, силицидов, а также некоторых соединений со слоистой структурой (слюды, графита и др.).
В настоящее время одним из наиболее перспективных методов получения порошка практически из любого токопроводящего материала, отличающегося относительно невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса, является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) [10, с. 421-453].
Процесс ЭЭД - это разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электролитических разрядов [11, 12]. В зоне разряда под действием высоких температур происходит нагрев, расплавление и частичное испарение металла.
Для получения высокой температуры в ограниченной области малого объема необходима большая концентрация энергии. Достижение этой цели осуществляется использованием импульсного напряжения, а ЭЭД осуществляется в жидкой среде (рабочей жидкости), которая заполняет межэлектродный промежуток.
Так как любая поверхность имеет свой макро- или микрорельеф, между двумя электродами всегда найдутся две точки, расстояние между которыми будет меньше, чем между другими точками поверхностей электродов. При подключении к электродам импульсного источника тока между электродами начинает протекать ток и возникает электрическое поле, напряженность которого между близлежащими точками электродов будет достигать наибольшего значения. Под воздействием электрического поля в зоне наибольшего напряжения происходит ионизация рабочей жидкости с образованием канала повышенной проводимости. И между этими двумя точками происходит пробой межэлектродного промежутка.
Длина канала разряда и его диаметр очень малы, и поэтому плотность энергии в нем достигает больших величин, а температура - десятков тысяч
градусов. В точках, в которых разрядный канал опирается на электроды, происходит оплавление и испарение материала с поверхности электродов.
Под действием сил, развивающихся в канале разряда, жидкий материал и парообразный материал выбрасывается из зоны разряда в рабочую жидкость, окружающую его, и застывает в ней с образованием отдельных частиц. В месте действия импульса тока на поверхности электродов появляются лунки, образовавшиеся вследствие удаления материала импульсным разрядом. Таким образом, осуществляется электрическая эрозия материала, показанная на примере действия одного импульса, с образованием одной эрозионной лунки. После прекращения действия импульсного разряда напряжение на электродах падает. Начинается процесс деионизации рабочей жидкости, т.е. нейтрализация заряженных частиц, и электрическая прочность рабочей жидкости восстанавливается. Межэлектродный промежуток подготавливается для прохождения очередного разряда. Если на электроды от генератора периодически поступает импульсное напряжение, то процесса будет повторяться. При этом каждый новый импульсный разряд будет происходить в том месте, где расстояние между электродами минимально. Этим и обусловливается процесс ЭЭД.
Методом ЭЭД можно получать порошки практически любых токопро-водящих материалов в различных рабочих жидкостях (вода дистиллированная, керосин осветительный, масло индустриальное, спирты и др.). Получаемые этим методом порошки имеют в основном сферические частицы размером от 0,01 до 100 мкм, что полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к порошкам, которые используются при получении КЭП. Причем, изменяя электрические параметры процесса диспергирования (напряжение на электродах и частоту следования импульсов), можно управлять шириной и смещением интервала размера частиц, а также производительностью процесса.
Список литературы
1. Гадалов, В.Н. Химико-термическая, электрофизическая обработка металлов сплавов и гальванических покрытий [Текст] / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, В.В. Пешков, С В. Сафонов // Монография. М.: АРГАМАК - МЕДИА, 2013. 320 с. (Научное сообщество).
2. Ковенский, И.М. Электролитические сплавы [Текст] / И.М. Ковенский, В.В. По-веткин // М.: Интернетинжиниринг. 2003. 228 с.
3. Целуйкин, В.Н. Свойства композиционных покрытий никель - фуллерен С60 [Текст] / В.Н. Целуйкин // Гальванотехника и обработка поверхности. 2006. Т.14, №1. С. 28-31.
4. Гадалов, В.Н. Энергосберегающие железофосфорные композитные покрытия с наполнителем из карбида вольфрама / В.Н. Гадалов, А.Н. Гончаров, С.Б. Григорьев // Актуальные проблемы химической науки, практики и образования. Курск: КГТУ. 2009. 4.2. С. 25-27.
5. Буркат, Г.К. Ультрадисперсные алмазы в гальванотехнике [Текст] / Г.К. Буркат, В.Ю. Долматов // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. Вып. 4. С. 685-692.
6. Астахов, Ю. П. Перспективы использования алмазно-кластерных покрытий в производстве деталей РКТ / Ю.П. Астахов, И.Ф. Буханов, В.М. Журавель [и др.] // Технология машиностроения. 2012. №3. С. 18-25.
7. Попов, В.А. Нанопорошки в производстве композитов [Текст] / В.А. Попов, А.Г. Кобелев, В.Н. Чернышов // М.: Интернетинжиниринг. 2007. 336 с.
8. Бородин, И.Н. Порошковая гальванотехника [Текст] / И.Н. Бородин // М.: Машиностроение. 1990. 240 с.
9. Афанасьев Е.А. Применение дисульфида молибдена в композиционных электролитических покрытиях [Текст] / Е.А. Афанасьев, В.И. Серебровский // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. №8. С. 79-80.
10. Гадалов, В.Н. Металлография металлов, порошковых материалов и покрытий, полученных электроискровыми способами [Текст] / В.Н. Гадалов, В.Г. Сальников, Е.В. Агеев [и др.] // Монография. М.: ИНФРА - М. 2011. 468 с. (Научная мысль).
11. Немилов, Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов / Е.Ф. Немилов // Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение. 1983. 160 с.
12. Намибоков, К.К. Электроэрозионные явления [Текст] / К.К. Намибоков // М.: Энергия. 1978. 546 с.
Vladimir Gadalov, Doctor of Engineering, Prof., South-West State University, Kursk, Russia
Nikolay Ignatenko, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Prof., South-West State University, Kursk, Russia ([email protected])
Alexey Zhelanov, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, associate prof., Kursk State University, Kursk, Russia (G384dx@ yandex.ru)
Alexander Besedin, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, associate prof., South-West State University, Kursk, Russia ([email protected])
THE USE OF ELECTROSPARK POWDERS IN COMPOSITE ELECTROCHEMICAL COATINGS FOR HARDENING AND RECOVERY OF MACHINE COMPONENTS
Abstract. One of the ways to increase the durability of electrodeposit coating is the deposition of composite electrochemical coatings. One of the most promising methods of creating a composite electrochemical coating is electrospark dispersion. This method helps to create the powders of the majority of conductives in different working liquids. The powders created by this method have mostly spherical particles with dimensions that vary from 0.01 to 100 microns. Changing electrical parameters of dispersion process allows one to influence the particle width as well as its size interval.
Key words: electrospark powders, composite electrochemical coatings, electrospark dispersion.
